JP2017198912A - 温度検出装置、画像形成装置、温度検出方法 - Google Patents

温度検出装置、画像形成装置、温度検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】熱電対を用いて定着部材の温度を検出する制御部の処理負荷を軽減可能な温度検出装置、画像形成装置、及び温度検出方法を提供すること。【解決手段】画像形成装置は、熱電対３７４Ｄから出力される第１信号値、検出部３７４Ｅから出力される熱電対３７４Ｄの冷接点の温度に応じた第２信号値、並びに第１信号値及び第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式に含まれる定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々を乗算結果各々に近似した整数に変換する変換処理部５１と、高次式において定数が変換処理部５１による変換後の定数に置換された第１変形式に変換処理部５１による変換後の第１信号値及び第２信号値を代入すると共に、第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって定着ローラーの温度を算出する算出処理部５２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、画像形成装置に設けられる温度検出装置、及び温度検出方法に関する。
電子写真方式で画像を形成可能なプリンターなどの画像形成装置は、定着装置を備える。定着装置は、トナー像をシートに定着させる定着ローラーなどの定着部材を備える。この種の画像形成装置では、定着部材の温度が検出されて、検出された定着部材の温度に基づいて定着部材を加熱させる熱源の駆動が制御される。ここで、熱電対を用いて定着部材の温度を検出する画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−３２５６３７号公報
ところで、定着部材の温度の検出に熱電対が用いられる場合、画像形成装置では、熱電対から出力される信号値と熱電対の冷接点の温度を検出するセンサーから出力される信号値とが代入される変数を含む温度算出用の式を用いた演算処理が実行される。ここで、熱電対から出力される信号値、センサーから出力される信号値、及び温度算出用の式に含まれる定数に小数点以下の位が含まれる場合、演算処理を実行する制御部の処理負荷が大きくなって、制御部で実行される他の処理の実行速度が低下することがある。一方、熱電対から出力される信号値、センサーから出力される信号値、及び温度算出用の式に含まれる定数の各々に１０の累乗数が乗算されて、それらの値が予め整数に変換される場合は、演算処理において制御部の処理負荷が大きい除算を行う必要がある。
本発明の目的は、熱電対を用いて定着部材の温度を検出する制御部の処理負荷を軽減可能な温度検出装置、画像形成装置、及び温度検出方法を提供することにある。
本発明の一の局面に係る温度検出装置は、温接点及び冷接点を有し、前記温接点と前記冷接点との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する熱電対と、前記冷接点の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する検出部と、を備え、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式を用いてトナー像の定着に用いられる定着部材の温度を検出する。具体的に、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記高次式に含まれる定数のいずれか一つ又は複数には、小数点以下の位が含まれている。また、前記温度検出装置は、変換処理部と、算出処理部とを備える。前記変換処理部は、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々を前記乗算結果各々に近似した整数に変換する。前記算出処理部は、前記高次式において前記定数が前記変換処理部による変換後の前記定数に置換された第１変形式に前記変換処理部による変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値を代入すると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって前記定着部材の温度を算出する。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、温度検出装置と、定着部材とを備える。前記定着部材は、トナー像の定着に用いられる。前記温度検出装置は、温接点及び冷接点を有し、前記温接点と前記冷接点との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する熱電対と、前記冷接点の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する検出部と、を備え、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式を用いて前記定着部材の温度を検出する。具体的に、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記高次式に含まれる定数のいずれか一つ又は複数には、小数点以下の位が含まれている。また、前記温度検出装置は、変換処理部と、算出処理部とを備える。前記変換処理部は、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々を前記乗算結果各々に近似した整数に変換する。前記算出処理部は、前記高次式において前記定数が前記変換処理部による変換後の前記定数に置換された第１変形式に前記変換処理部による変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値を代入すると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって前記定着部材の温度を算出する。
本発明の他の局面に係る温度検出方法は、温接点及び冷接点を有し、前記温接点と前記冷接点との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する熱電対と、前記冷接点の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する検出部と、を備え、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式を用いてトナー像の定着に用いられる定着部材の温度を検出する温度検出装置で実行される。具体的に、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記高次式に含まれる定数のいずれか一つ又は複数には、小数点以下の位が含まれている。また、前記温度検出方法は、以下の第１ステップ、及び第２ステップを含む。前記第１ステップでは、前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記定数の各々に対して２の累乗数が乗算されて、乗算結果各々が前記乗算結果各々に近似した整数に変換される。前記第２ステップでは、前記高次式において前記定数が前記第１ステップによる変換後の前記定数に置換された第１変形式に前記第１ステップによる変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値が代入されると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算が行われることによって前記定着部材の温度が算出される。
本発明によれば、熱電対を用いて定着部材の温度を検出する制御部の処理負荷を軽減することが可能である。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の温度センサーの構成を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の記憶部に格納される定数の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で温度の算出に用いられる変数及び定数の変換例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される温度算出処理の一例を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
［画像形成装置１０の概略構成］
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成について説明する。ここで、図１は画像形成装置１０の構成を示す断面模式図である。
画像形成装置１０は、原稿から画像データを読み取るスキャン機能、及び画像データに基づいて画像を形成するプリント機能と共に、ファクシミリ機能、及びコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。また、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用可能である。
図１及び図２に示されるように、画像形成装置１０は、ＡＤＦ（自動原稿搬送装置）１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、制御部５、操作表示部６、及び記憶部７を備える。
制御部５は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などの制御機器を備える。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶媒体である。前記ＲＡＭは揮発性の記憶媒体であり、前記ＥＥＰＲＯＭは不揮発性の記憶媒体である。前記ＲＡＭ及び前記ＥＥＰＲＯＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。制御部５では、前記ＣＰＵにより前記ＲＯＭに予め記憶された各種の制御プログラムが実行される。これにより、画像形成装置１０が制御部５により統括的に制御される。なお、制御部５は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよく、画像形成装置１０を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。
記憶部７は、不揮発性の記憶媒体である。例えば、記憶部７は、フラッシュメモリー、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）、又はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などの記憶媒体である。
画像形成部３は、画像読取部２で読み取られた画像データ又は外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて、電子写真方式で画像を形成可能である。具体的に、画像形成部３は、図１に示されるように、感光体ドラム３１、帯電装置３２、光走査装置３３、現像装置３４、転写ローラー３５、クリーニング装置３６、定着装置３７、及び排紙トレイ３８を備える。
画像形成部３では、給紙部４に着脱可能な給紙カセットから供給されるシートに以下の手順で画像が形成され、画像形成後のシートが排紙トレイ３８に排出される。なお、前記給紙カセットに収容されるシートには、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどが含まれる。
まず、帯電装置３２によって感光体ドラム３１の表面が所定の電位に一様に帯電される。次に、光走査装置３３により感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム３１上の静電潜像は現像装置３４によってトナー像として現像（可視像化）される。なお、現像装置３４には、画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ３４Ａからトナー（現像剤）が補給される。
続いて、感光体ドラム３１に形成されたトナー像は転写ローラー３５によってシートに転写される。その後、シートに転写されたトナー像は、定着装置３７によって加熱及び加圧されてシートに溶融定着する。なお、感光体ドラム３１の表面に残存したトナーはクリーニング装置３６で除去される。
ここで、図１〜図３を参照しつつ、定着装置３７について説明する。なお、図３は温度センサー３７４の断面模式図である。
図１に示されるように、定着装置３７は、定着ローラー３７１、加圧ローラー３７２、熱源３７３、及び温度センサー３７４を備える。
定着ローラー３７１は、加熱された状態で回転するローラーである。また、加圧ローラー３７２は、定着ローラー３７１と当接した状態で回転するローラーである。例えば、定着ローラー３７１及び加圧ローラー３７２はゴムローラーである。例えば、加圧ローラー３７２は、不図示の付勢部材により定着ローラー３７１と対向する方向に向けて付勢される。これにより、定着ローラー３７１と加圧ローラー３７２との間で、所定の圧力を有するニップ部が形成される。
熱源３７３は、定着ローラー３７１を加熱させる。例えば、熱源３７３は、図１に示されるように、定着ローラー３７１の内部に設けられる。例えば、熱源３７３は、ハロゲンヒーター又はＩＨヒーターである。熱源３７３は、不図示の電源回路から供給される駆動電力によって駆動されて、定着ローラー３７１を加熱させる。
画像形成部３では、転写ローラー３５によってトナー像が転写されたシートが定着装置３７の前記ニップ部に搬送される。これにより、シートに転写されたトナー像は、定着ローラー３７１及び加圧ローラー３７２によって加熱及び加圧されてシートに溶融定着する。ここに、定着ローラー３７１が、本発明における定着部材の一例である。
温度センサー３７４は、図１に示されるように、定着ローラー３７１の表面から離間した位置に設けられたセンサーである。温度センサー３７４は、定着ローラー３７１の表面の温度を検出する。
図２及び図３に示されるように、温度センサー３７４は、ケーシング３７４Ａ、開口部３７４Ｂ、透光部３７４Ｃ、熱電対３７４Ｄ、及び検出部３７４Ｅを備える。
ケーシング３７４Ａは、熱電対３７４Ｄを収納する。ケーシング３７４Ａは、図３に示されるように、開口部３７４Ｂを備える。温度センサー３７４は、開口部３７４Ｂが定着ローラー３７１の表面と対向する位置に配置される。
透光部３７４Ｃは、定着ローラー３７１の表面から放射される赤外線をケーシング３７４Ａの内部に透過させる。図３に示されるように、透光部３７４Ｃは、開口部３７４Ｂに設けられる。例えば、透光部３７４Ｃは、光学フィルター及び集光レンズを備える。前記光学フィルターは、予め定められた波長の光（赤外線）を透過させる。前記集光レンズは、透光部３７４Ｃを通過する赤外線をケーシング３７４Ａの内部に設けられた熱電対３７４Ｄの温接点Ｐ１（図３参照）に集光させる。
熱電対３７４Ｄは、図３に示されるように、ケーシング３７４Ａの内部に複数設けられる。熱電対３７４Ｄは、図３に示されるように、温接点Ｐ１及び冷接点Ｐ２を有する。熱電対３７４Ｄは、温接点Ｐ１と冷接点Ｐ２との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する。ここで、温接点Ｐ１は、透光部３７４Ｃを透過した赤外線が照射される位置に配置される。また、冷接点Ｐ２は、透光部３７４Ｃを透過した赤外線が照射されない位置に配置される。これにより、熱電対３７４Ｄは、定着ローラー３７１の表面から放射されて透光部３７４Ｃを透過した赤外線の受光量に応じた前記第１信号値を出力する。具体的に、熱電対３７４Ｄは、小数点以下の位を含む前記第１信号値を出力する。例えば、前記第１信号値は、最小値が０Ｖであって、最大値が３．３Ｖの電圧信号である。なお、ケーシング３７４Ａ内に設けられる熱電対３７４Ｄの数は任意の数であってよい。
検出部３７４Ｅは、冷接点Ｐ２の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する。例えば、検出部３７４Ｅは、ケーシング３７４Ａの内部に設けられる。例えば、検出部３７４Ｅはサーミスターである。具体的に、検出部３７４Ｅは、小数点以下の位を含む前記第２信号値を出力する。例えば、前記第２信号値は、前記第１信号値と同様に、最小値が０Ｖであって、最大値が３．３Ｖの電圧信号である。
画像形成装置１０では、熱電対３７４Ｄから出力される前記第１信号値、及び検出部３７４Ｅから出力される前記第２信号値に基づいて、定着ローラー３７１の温度が検出される。具体的に、画像形成装置１０では、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式が用いられて、定着ローラー３７１の温度が検出される。例えば、前記高次式は、５次以上の式である。
例えば、前記高次式は、以下に示す式（１）及び式（２）を含む。なお、式（１）において、Ｔは定着ローラー３７１の温度（℃）を示す。また、式（１）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは定数を示す。また、式（２）において、Ｖtoは前記第１信号値（Ｖ）を示し、Ｖtaは前記第２信号値（Ｖ）を示す。また、式（２）において、ΔＶtoは予め定められた第１時間の間における前記第１信号値の変化量（Ｖ）を示し、ΔＶtaは予め定められた第２時間の間における前記第２信号値の変化量（Ｖ）を示す。また、式（２）において、ｇ、ｈ、ｉ、βは定数を示す。例えば、前記第１時間は２００ミリ秒である。また、前記第２時間は１０秒である。
Ｔ＝ａＡ5＋ｂＡ4＋ｃＡ3＋ｄＡ2＋ｅＡ＋ｆ・・・（１）
Ａ＝Ｖto＋（ｇ×ΔＶto）＋（ｈ×ΔＶta）＋（ｉ×（Ｖta−β））・・・（２）
画像形成装置１０では、式（１）及び式（２）に含まれる定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βの値が、記憶部７に格納されている。図４に、記憶部７に格納される定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βの一例を示す。図４に示されるように、定数ａ、ｂ、ｃ、ｆ、ｇ、ｉ、βは小数点以下の位を含む値である。なお、定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βの値は、制御部５の前記ＲＯＭ又は前記ＥＥＰＲＯＭに記憶されていてもよい。
ところで、熱電対３７４Ｄから出力される第１信号値Ｖto、検出部３７４Ｅから出力される第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数に小数点以下の位が含まれる場合、小数点以下の位を含む値の演算処理を実行する制御部５の処理負荷が大きくなって、制御部５で実行される他の処理の実行速度が低下することがある。一方、小数点以下の位を排除するために第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数の各々に１０の累乗数が乗算されて、それらの値が予め整数に変換される場合は、演算処理において制御部５の処理負荷が大きい除算を行う必要がある。
これに対し、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０では、以下に説明するように、熱電対３７４Ｄを用いて定着ローラー３７１の温度を検出する制御部５の処理負荷を軽減することが可能である。
具体的に、制御部５の前記ＲＯＭには、前記ＣＰＵに後述の駆動制御処理（図６のフローチャート参照）及び温度算出処理（図７のフローチャート参照）を実行させるための駆動制御プログラムが予め記憶されている。なお、前記駆動制御プログラムは、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリーなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されており、前記記録媒体から読み取られて記憶部７にインストールされるものであってもよい。
そして、制御部５は、図２に示されるように、変換処理部５１、算出処理部５２、及び駆動制御部５３を含む。具体的に、制御部５は、前記ＣＰＵを用いて前記ＲＯＭに記憶されている前記駆動制御プログラムを実行する。これにより、制御部５は、変換処理部５１、算出処理部５２、及び駆動制御部５３として機能する。ここに、温度センサー３７４及び制御部５を備える装置が、本発明における温度検出装置の一例である。
変換処理部５１は、第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々をその乗算結果各々に近似した整数に変換する。
例えば、変換処理部５１は、予め定められた検出間隔ごとに、熱電対３７４Ｄ及び検出部３７４Ｅから第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを取得する。例えば、前記取得間隔は１００ミリ秒である。
そして、変換処理部５１は、取得された第１信号値Ｖtoに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、第１信号値Ｖtoを整数に変換する。また、変換処理部５１は、取得された第２信号値Ｖtaに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、第２信号値Ｖtaを整数に変換する。なお、変換処理部５１は、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り上げ又は四捨五入して、第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを整数に変換してもよい。
また、変換処理部５１は、予め定められた制御開始条件を充足した場合に、記憶部７から式（１）及び式（２）に含まれる定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βを取得する。例えば、前記制御開始条件は、画像形成装置１０の電源が投入されたこと、及び画像形成装置１０の動作モードがスリープモードから通常モードに移行したことである。
そして、変換処理部５１は、取得された定数のうち、定数ａ、βに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定数ａ、βを整数に変換する。また、変換処理部５１は、取得された定数のうち、定数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉに対して２7（＝１２８）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉを整数に変換する。
図５に、変換処理部５１による第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数の変換例を示す。以下、変換処理部５１による変換後の第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、及び定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βを、それぞれ変換値Ｖto’、Ｖta’、ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’、ｈ’、ｉ’、β’とする。
算出処理部５２は、式（１）及び式（２）を用いて定着ローラー３７１の温度を検出する。例えば、算出処理部５２は、前記検出間隔ごとに、定着ローラー３７１の温度を検出する。
例えば、算出処理部５２は、式（１）及び式（２）に含まれる定数が変換処理部５１による変換後の定数に置換された第１変形式に、変換処理部５１による変換後の第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを代入すると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって、定着ローラー３７１の温度を算出することが可能である。
具体的に、前記第１変形式は、以下の式（３）及び式（４）によって示される。
ａ’Ｂ5＋ｂ’Ｂ4＋ｃ’Ｂ3＋ｄ’Ｂ2＋ｅ’Ｂ＋ｆ’・・・（３）
Ｂ＝Ｖto’＋（ｇ’×ΔＶto’）＋（ｈ’×ΔＶta’）＋（ｉ’×（Ｖta’−β’））・・・（４）
ここで、以下の式（５）に示すように、式（４）に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことで、式（２）によって算出されるＡに２の累乗数が乗算された値Ｂ’（Ｂ’＝２12Ａ）を算出することが可能である。
Ｂ’＝２2Ｖto’＋２-5（ｇ’×ΔＶto’）＋２-5（ｈ’×ΔＶta’）＋２-5（ｉ’×（Ｖta’−β’））・・・（５）
また、以下の式（６）に示すように、式（３）に含まれるＢを式（５）により算出されるＢ’に置換すると共に、項各々に対して２の累乗数の除算を行うことで、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出することが可能である。
Ｔ＝２-70ａ’（Ｂ’）5＋２-55ｂ’（Ｂ’）4＋２-43ｃ’（Ｂ’）3＋２-31ｄ’（Ｂ’）2＋２-19ｅ’Ｂ’＋２-7ｆ’・・・（６）
一方、算出処理部５２は、前記第１変形式が因数分解された第２変形式に、変換処理部５１による変換後の第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを代入して、前記第２変形式に含まれる低次式から順に演算処理を行うと共に、前記第２変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって、定着ローラー３７１の温度を算出することも可能である。
具体的に、式（３）を因数分解することで、以下に示す式（７）が得られる。
Ｂ（Ｂ（Ｂ（Ｂ（Ｂａ’＋ｂ’）＋ｃ’）＋ｄ’）＋ｅ’）＋ｆ’・・・（７）
ここで、以下の式（８）に示すように、式（７）に含まれるＢを式（５）により算出されるＢ’に置換すると共に、項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことで、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出することが可能である。
Ｔ＝２-19（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）＋２12ｃ’）＋２12ｄ’）＋２12ｅ’）＋２12ｆ’）・・・（８）
具体的に、算出処理部５２は、式（８）に含まれる１次式（９）、２次式（１０）、３次式（１１）、４次式（１２）、及び５次式（１３）を順次演算して、５次式（１３）の演算結果に対して２19の除算を行うことで、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出することが可能である。
（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）・・・（９）
（２-12Ｂ’（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）＋２12ｃ’）・・・（１０）
（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）＋２12ｃ’）＋２12ｄ’）・・・（１１）
（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）＋２12ｃ’）＋２12ｄ’）＋２12ｅ’）・・・（１２）
（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-12Ｂ’（２-3Ｂ’ａ’＋２12ｂ’）＋２12ｃ’）＋２12ｄ’）＋２12ｅ’）＋２12ｆ’）・・・（１３）
画像形成装置１０では、算出処理部５２が、式（８）を用いて、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出する。これにより、定着ローラー３７１の温度Ｔの算出に式（６）が用いられる場合と比較して、演算過程で取得される値の桁数を抑制することが可能である。即ち、算出処理部５２の演算可能桁数が少ない場合であっても、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出することが可能である。
なお、変換処理部５１による第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数の各々に対する２の累乗数の乗算における乗数は、算出処理部５２の演算可能桁数及び演算過程における有効数字の桁数等を考慮して、任意の数に設定されてよい。同様に、算出処理部５２による式（５）、及び式（８）における項各々に対する２の累乗数の乗算又は除算における乗数又は除数も、算出処理部５２の演算可能桁数及び演算過程における有効数字の桁数等を考慮して、任意の数に設定されてよい。また、算出処理部５２は、式（６）を用いて定着ローラー３７１の温度Ｔを算出してもよい。
例えば、算出処理部５２は、式（８）を用いて算出された値に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出する。
駆動制御部５３は、算出処理部５２によって算出された定着ローラー３７１の温度Ｔに基づいて、熱源３７３の駆動を制御する。例えば、駆動制御部５３は、定着ローラー３７１の温度Ｔが予め定められた基準温度となるように、熱源３７３の駆動を制御する。例えば、前記基準温度は２００℃である。具体的に、駆動制御部５３は、前記電源回路から熱源３７３に供給される駆動電力を調整することによって、熱源３７３の駆動を制御する。
［駆動制御処理］
以下、図６を参照しつつ、画像形成装置１０において制御部５により実行される駆動制御処理の手順の一例と共に、本発明における温度検出方法の手順の一例について説明する。ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２・・・は、制御部５により実行される処理手順（ステップ）の番号を表している。
＜ステップＳ１１＞
まず、ステップＳ１１において、制御部５は、前記制御開始条件を充足したか否かを判断する。
ここで、制御部５は、前記制御開始条件を充足したと判断すると（Ｓ１１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１２に移行させる。また、前記制御開始条件を充足していなければ（Ｓ１１のＮｏ側）、制御部５は、ステップＳ１１で前記制御開始条件の充足を待ち受ける。
＜ステップＳ１２＞
ステップＳ１２において、制御部５は、記憶部７から式（１）及び式（２）に含まれる定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、βを取得する。
＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３において、制御部５は、ステップＳ１２で取得された定数を整数に変換する。
具体的に、制御部５は、ステップＳ１２で取得された定数のうち、定数ａ、βに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定数ａ、βを変換値ａ’、β’に変換する。また、制御部５は、ステップＳ１２で取得された定数のうち、定数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉに対して２7（＝１２８）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉを変換値ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’、ｈ’、ｉ’に変換する。
＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４において、制御部５は、熱電対３７４Ｄ及び検出部３７４Ｅから第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを取得する。
＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５において、制御部５は、ステップＳ１４で取得された第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaを整数に変換する。ここに、ステップＳ１２からステップＳ１５までの処理が、本発明における第１ステップの一例であって、制御部５の変換処理部５１により実行される。
具体的に、制御部５は、ステップＳ１４で取得された第１信号値Ｖtoに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、第１信号値Ｖtoを変換値Ｖto’に変換する。また、制御部５は、ステップＳ１４で取得された第２信号値Ｖtaに対して２10（＝１０２４）を乗算して、乗算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、第２信号値Ｖtaを変換値Ｖta’に変換する。
＜ステップＳ１６＞
ステップＳ１６において、制御部５は、以下に述べる温度算出処理を実行する。ここに、ステップＳ１６の処理が、本発明における第２ステップであって、制御部５の算出処理部５２により実行される。
［温度算出処理］
ここで、図７を参照しつつ、前記駆動制御処理のステップＳ１６で実行される前記温度算出処理の手順の一例について説明する。なお、前記駆動制御処理のステップＳ１７以降の処理の説明は、前記温度算出処理の説明の終了後に行う。また、以下においては、ΔＶto及びΔＶtaが０であると仮定して説明を行う。
＜ステップＳ２１＞
まず、ステップＳ２１において、制御部５は、式（５）に従ってＢ’の値を算出する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ｇ’、ｈ’、ｉ’、β’を含む式（５）に、図５に示される変換値Ｖto’、Ｖta’を代入して、Ｂ’の値を４，９３０と算出する。
ここで、式（５）には２5の除算が含まれている。しかしながら、２5の除算はビット演算により処理することが可能である。従って、第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数の各々に対して１０の累乗数の乗算を行い、その後の演算過程において１０の累乗数の除算を行う場合と比較して、制御部５の処理負荷が軽減される。
＜ステップＳ２２＞
ステップＳ２２において、制御部５は、１次式（９）を演算する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ａ’、ｂ’を含む１次式（９）に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値を代入して、−４８６，３５６，１３７の値を算出する。
ここで、１次式（９）には２3の除算が含まれている。しかしながら、２3の除算はビット演算により処理することが可能である。
＜ステップＳ２３＞
ステップＳ２３において、制御部５は、２次式（１０）を演算する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ａ’、ｂ’、ｃ’を含む２次式（１０）に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値、及びステップＳ２２による算出結果を代入して、１，６３１，５１３，８５５の値を算出する。
ここで、２次式（１０）には２12の除算が含まれている。しかしながら、２12の除算はビット演算により処理することが可能である。なお、制御部５は、ステップＳ２２による算出結果に対して、まず２12の除算を行った後に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値を乗算する。これにより、逆の順序で演算を行った場合と比較して、演算過程で得られる値の桁数が抑えられる。
＜ステップＳ２４＞
ステップＳ２４において、制御部５は、３次式（１１）を演算する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’を含む３次式（１１）に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値、及びステップＳ２３による算出結果を代入して、−２，４９８，５０３，４２４の値を算出する。
ここで、３次式（１１）には２12の除算が含まれている。しかしながら、２12の除算はビット演算により処理することが可能である。なお、制御部５は、ステップＳ２３による算出結果に対して、まず２12の除算を行った後に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値を乗算する。
＜ステップＳ２５＞
ステップＳ２５において、制御部５は、４次式（１２）を演算する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’を含む４次式（１２）に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値、及びステップＳ２４による算出結果を代入して、１，６０１，７８３，９０４の値を算出する。
ここで、４次式（１２）には２12の除算が含まれている。しかしながら、２12の除算はビット演算により処理することが可能である。なお、制御部５は、ステップＳ２４による算出結果に対して、まず２12の除算を行った後に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値を乗算する。
＜ステップＳ２６＞
ステップＳ２６において、制御部５は、５次式（１３）を演算する。例えば、制御部５は、図５に示される定数ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’を含む５次式（１３）に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値、及びステップＳ２５による算出結果を代入して、２１，１９１，２２８の値を算出する。
ここで、５次式（１３）には２12の除算が含まれている。しかしながら、２12の除算はビット演算により処理することが可能である。なお、制御部５は、ステップＳ２５による算出結果に対して、まず２12の除算を行った後に、ステップＳ２１で算出されたＢ’の値を乗算する。
＜ステップＳ２７＞
ステップＳ２７において、制御部５は、定着ローラー３７１の温度Ｔを算出する。例えば、制御部５は、ステップＳ２６による算出結果に対して２19の除算を行い、除算結果に含まれる小数点以下の位を切り捨てることで、定着ローラー３７１の温度Ｔが４０（℃）であると算出する。
以上で、前記温度算出処理の説明を終了して、前記駆動制御処理のステップＳ１７以降の処理の説明を再開する。
＜ステップＳ１７＞
ステップＳ１７において、制御部５は、ステップＳ１６で算出された定着ローラー３７１の温度Ｔに基づいて、定着ローラー３７１の温度Ｔが前記基準温度となるように、熱源３７３の駆動を制御する。具体的に、制御部５は、前記電源回路から熱源３７３に供給される駆動電力を調整することによって、熱源３７３の駆動を制御する。ここで、ステップＳ１７の処理は、制御部５の駆動制御部５３により実行される。
＜ステップＳ１８＞
ステップＳ１８において、制御部５は、予め定められた制御終了条件を充足したか否かを判断する。例えば、前記制御終了条件は、画像形成装置１０の電源が遮断されたこと、及び前記動作モードが通常モードからスリープモードに移行したことである。
ここで、制御部５は、前記制御終了条件を充足したと判断すると（Ｓ１８のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１１に移行させる。また、前記制御終了条件を充足していなければ（Ｓ１８のＮｏ側）、制御部５は、ステップＳ１４の処理の実行時から前記検出間隔に対応する時間が経過したタイミングで処理をステップＳ１４に移行させる。これにより、前記制御終了条件が充足されるまでの間、定着ローラー３７１の温度が前記基準温度に維持される。
このように、画像形成装置１０では、熱電対３７４Ｄから出力される第１信号値Ｖto、検出部３７４Ｅから出力される第２信号値Ｖta、並びに式（１）及び式（２）に含まれる定数に２の累乗数が乗算されて、乗算結果各々がその乗算結果各々に近似した整数に変換される。そして、変換後の定数を含む式（１）及び式（２）の変形式に変換後の第１信号値Ｖto及び第２信号値Ｖtaが代入されると共に、変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算が行われることで、定着ローラー３７１の温度Ｔが算出される。これにより、定着ローラー３７１の温度Ｔの算出過程において小数点を含む演算を排除することが可能となる。また、第１信号値Ｖto、第２信号値Ｖta、及び定数の整数への変換処理に伴って温度Ｔの算出過程に生じる除算が２の累乗数の除算となるため、ビット演算を用いて処理することが可能である。従って、熱電対３７４Ｄを用いて定着ローラー３７１の温度Ｔを検出する制御部５の処理負荷を軽減することが可能である。
１ ＡＤＦ
２ 画像読取部
３ 画像形成部
４ 給紙部
５ 制御部
６ 操作表示部
７ 記憶部
１０ 画像形成装置
３７ 定着装置
５１ 変換処理部
５２ 算出処理部
５３ 駆動制御部
３７１ 定着ローラー
３７２ 加圧ローラー
３７３ 熱源
３７４ 温度センサー
３７４Ｄ 熱電対
３７４Ｅ 検出部

Claims (5)

  1. 温接点及び冷接点を有し、前記温接点と前記冷接点との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する熱電対と、
    前記冷接点の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する検出部と、を備え、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式を用いてトナー像の定着に用いられる定着部材の温度を検出する温度検出装置であって、
    前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記高次式に含まれる定数のいずれか一つ又は複数に小数点以下の位が含まれており、
    前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々を前記乗算結果各々に近似した整数に変換する変換処理部と、
    前記高次式において前記定数が前記変換処理部による変換後の前記定数に置換された第１変形式に前記変換処理部による変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値を代入すると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって前記定着部材の温度を算出する算出処理部と、
    を備える温度検出装置。
  2. 前記算出処理部は、前記第１変形式が因数分解された第２変形式に前記変換処理部による変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値を代入して、前記第２変形式に含まれる低次式から順に演算処理を行うと共に、前記第２変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって前記定着部材の温度を算出する請求項１に記載の温度検出装置。
  3. 前記高次式は５次以上の式である請求項１又は２に記載の温度検出装置。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の温度検出装置と、前記定着部材とを備える画像形成装置。
  5. 温接点及び冷接点を有し、前記温接点と前記冷接点との間に生じる熱起電力に応じた第１信号値を出力する熱電対と、前記冷接点の温度を検出して検出温度に応じた第２信号値を出力する検出部と、を備え、前記第１信号値及び前記第２信号値が代入される変数を含む温度算出用の２次以上の高次式を用いてトナー像の定着に用いられる定着部材の温度を検出する温度検出装置で実行される温度検出方法であって、
    前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記高次式に含まれる定数のいずれか一つ又は複数に小数点以下の位が含まれており、
    前記第１信号値、前記第２信号値、及び前記定数の各々に対して２の累乗数を乗算して、乗算結果各々を前記乗算結果各々に近似した整数に変換する第１ステップと、
    前記高次式において前記定数が前記第１ステップによる変換後の前記定数に置換された第１変形式に前記第１ステップによる変換後の前記第１信号値及び前記第２信号値を代入すると共に、前記第１変形式に含まれる項各々に対して２の累乗数の乗算又は除算を行うことによって前記定着部材の温度を算出する第２ステップと、
    を含む温度検出方法。
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